Teks tersebut membahas tentang metabolisme nitrogen pada tumbuhan. Secara singkat, teks menjelaskan bahwa (1) nitrogen diperoleh tumbuhan dari tanah dalam bentuk nitrat atau amonium, (2) nitrat akan direduksi menjadi amonium, (3) amonium kemudian akan digabungkan menjadi asam amino dan senyawa nitrogen lainnya.

1. BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Lintas biosintetik menuju asam amino dan nukleotida sama-sama memerlukan
nitrogen, tetapi senyawa nitrogen yang dapat larut dan bermanfaat bagi aktivitas
biologik biasanya jarang terdapat di lingkungan alamiah. Karena alasan ini, ammonia,
asam amino, dan nukleotida dipergunakan secara ekonomis oleh kebanyakan
organism, terutama karena senyawa-senyawa tersebut merupakan perkusor bagi asam
nukleat dan proteinnya. Memang, kita telah melihat bahwa asam amino bebas, purin,
dan pirimidin, yang dibentuk selama putaran metabolic, seringkali dihemat dan
dipakai berulang-ulang.
Bentuk nitrogen yang paling banyak dijumpai terdapat di udara, yang
mengandung sampai empat per lima molekul nitrogen (N2). Akan tetapi hanya
beberapa spesies saja yang dapat mengubah nitrogen atmosfer menjadi bentuk
nitrogen yang bermanfaat bagi orgaisme hidup, yang karenanya, menghemat dan
menggunakan kembali nitrogen yang tersedia secara biologik di dalam siklus nitrogen
yang sedemikian luas. Tahap pertama dalam siklus nitrogen adalah dengan fiksasi
nitrogen adalah fiksasi nitrogen atmosfer oleh organisme pengikat nitrogen,
menghasilkan ammonia. Amonia dapat dimanfaatkan oleh hampir semua organisme
hidup. Akan tetapi, terdapat beberapa bakteri tanah penting yang memperoleh
energinya dengan mengoksidasi amonia untuk membentuk nitrit dan akhirnya nitrat.
Karena organisme ini amat banyak dan aktif, hampir semua amonia yang mencapai
tanah, akhirnya teroksidasi menjadi nitrat, proses ini dikenal sebagai nitrifikasi.
Tanaman dan banyak bakteri segera mereduksi nitrat kembali menjadi ammonia
melalui nitrat reduktase; proses ini dikenal sebagai denitrifikasi. Ammonia yang
terbentuk dapat dibangaun menjadi asam amino oleh tanaman, yang kemudian
dipergunakan oleh hewan sebagai sumber asam amino esensial dan nonesensial untuk
membangun protein hewan. Pada hewan yang telah mati, degradasi protein mikrobial
mengembalikan amonia ke tanah. Selanjutnya bakteri nitrifikasi mengubahnya
menjadi nitrat (NO2
-) dan nitrat (NO3
-) kembali. Sekarang marilah kita mengamati
proses fiksasi nitrogen yang penting bagi setiap bentuk kehidupan.
Pada tumbuhan, banyak dari nitrogen digunakan dalam molekul klorofil, yang
penting untuk fotosintesis dan pertumbuhan lebih lanjut. Meskipun atmosfer bumi
Metabolisme Nitrogen 2
merupakan sumber berlimpah nitrogen, sebagian besar relatif tidak dapat digunakan
oleh tanaman.
1.2 Tujuan
1. Untuk mengetahui dan memahami Metabolisme Nitrogen
2. Untuk mengetahui dan memahami Siklus Nitrogen
3. Untuk mengetahui dan memahami Proses-Proses Dalam Daur Nitrogen
4. Untuk mengetahui dan memahami Pengubahan NH4+ mejadi senyawa organik
5. Untuk mengetahui dan memahami Fungsi Dan Manfaat Nitrogen Dalam Ekologi
Metabolisme Nitrogen 3
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Metabolisme Nitrogen
Nitrogen adalah unsur yang paling berlimpah di atmosfer (78% gas di

2. atmosfer adalah nitrogen). Meskipun demikian, penggunaan nitrogen pada bidang
biologis sangatlah terbatas. Nitrogen merupakan unsur yang tidak reaktif (sulit
bereaksi dengan unsur lain) sehingga dalam penggunaan nitrogen pada makhluk hidup
diperlukan berbagai proses, yaitu: fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi,
denitrifikasi.
Nitrogen adalah komponen penting bagi tumbuhan terdapat dalam banyak
senyawa. Protein dan asam nukledit yang biasanya diserap dari tanah dalam bentuk
sangat teroksidasi dan harus direduksi oleh proses yang bergantung pada energi
sebelum bergabung menjadi protein dan senyawa lain dalam sel.
Nitrogen di alam berada dalam berbagai bentuk dan berada dalam keadaan
dinamis mengikuti perubahan fisik dan kimia dalam suatu daur Nitrogen. Meskipun
nitrogen di udara mampu masuk keluar tubuh tumbuhan, tetapi tidak ada enzim yang
mampu menangkapnya. Kebanyakan Nitrogen yang masuk tubuh tumbuhan telah
mengalami reduksi oleh mikroba prokaryotic atau dalam bentuk NO3- dan NH4+
dalam air hujan. Penambatan nitrogen dapat dilakukan secara simbiotik atau non
simbiotik antara tumbuhan tingkat tinggi dan mikroba. Tumbuhan tinggi dapat
menggunakan Nitrogen yang telah tereduksi tersebut. Bagi tumbuhan lain yang tidak
bersimbiosis dengan nitrogen , nitrogen diserap dalam bentuk NO3- atau NH4+.
Umumnya dalam bentuk NO3- karena NH4+ akan dioksidasi menjadi NO3- oleh
bakteri nitrifikasi.
Konsep metabolisme difokuskan pada metabolisme nitrogen dimana Reduksi
nitrat menjadi ammonium dan perubahan ammonium menjadi senyawa organic yang
terdapat pada tumbuhan.
2.2 Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur
nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat
terjadi secara biologis maupun non-biologis. Siklus nitrogen secara khusus sangat
dibutuhkan dalam ekologi karena ketersediaan nitrogen dapat mempengaruhi tingkat
Metabolisme Nitrogen 4
proses ekosistem kunci, termasuk produksi primer dan dekomposisi. Aktivitas
manusia seperti pembakaran bahan bakar fosil, penggunaan pupuk nitrogen buatan,
dan pelepasan nitrogen dalam air limbah telah secara dramatis mengubah siklus
nitrogen global.
Sebagian besar nitrogen yang terdapat di dalam organisme hidup berasal dari
penambatan (reduksi) oleh mikro organisme prokariot. Sebagian diantaranya terdapat
di akar tumbuhan tertentu atau dari pupuk hasil penambatan secara industry. Sejumlah
kecil nitrogen pindah dari atmosfer ke tanah sebagai NH4+ dan NO3- bersama air
hujan dan diserap oleh akar. NH4+ ini berasala dari pembakaran industry, aktivitas
gunung berapi dan kebakaran hutan sedangkan NO3- berasal dari oksidasi N2 oleh O2
atau ozon dengan bantuan kilat atau radiasi ultraviolet, sumber lain NO3- adalah
samudera.
Penyerapan NO3- dan NH4+ oleh tumbuhan memungkinkan tumbuhan untuk
membentuk berbagai senyawa nitrogen terutama protein. Pupuk, tumbuhan mati,
mikroorganisme, serta hewan merupakan sumber penting nitrogen yang dikembalikan
ke tanah tapi sebagaian besar nitrogen tersebut tidak larut dan tidak segera tersedia
bagi tumbuhan.
Pengubahan nitrogen organic menjadi NH4+ oleh bakteri dan fungi tanah
disebut Amnoifikasi yang dapat berlangsung oleh berbagai macam mikroorganisme
pada suhu dingin dan pada berbagai nilai ph. Selanjutnya pada tanah yang hangat dan

3. lembab dan ph sekitar netral NH4+ akan dioksidasi menjadi nitrit (NO2) dan NO3-
dalam beberapa hari setelah pembentukkannya atau penambahannya sebagai pupuk
disebut dengan Nitrifikasi yang berguna dalam menyediakan energi bagi
kelangsungan hidup dan perkembangan mikroba tersebut.
Selain itu terdapat pula denitrifikasi yaitu suatu proses pembentukan N2, NO,
N2O dan NO2 dari NO3- oleh bakteri aneorobik yang berlangsung di dalam tanah
yang penetrasi O2- nya terbatas, tergenang, padat dan daerah dekat pemukiman tanah
yang konsentrasi O2 nya rendah karena penggunaannya yang cepat dalam oksidasi
bahan organik. Tumbuhan kehilangan sejumlah kecil nitrogen ke atmosfer sebagai
NH3, N2O, NO2, dan NO terutama jika diberi pupuk nitrogen dengan baik.
Metabolisme Nitrogen 5
Gambar 1. Daur Nitrogen
Nitrat sangat mudah larut dlm tanah sehingga cepat hilang krn proses
pembusukan. Taraf ketersediaan nitrogen dlm tanah tergantung pada banyaknya
bahan organik, populasi jasad renik, tingkat pembasuhan. Dlm keadaan alami terjadi
keseimbangan antara laju pertumbuhan dan gaya-gaya yg menentukan penyediaan
nitrogen dlm tanah. Pemanenan menyebabkan terkurasnya nitrogen krn pengambilan
bahan organik dan erosi. Hal ini menyebabkan pertanian intensif sangat tergantung
pada tambahan pupuk nitrogen. Awalnya nitrogen berasal dari sumber organik,
terutama guano (kotoran burung). Saat ini nitrogen dibuat menurut proses Haber-
Bosch: nitrogen + hidrogen amoniak.
2.3 Proses-Proses Dalam Daur Nitrogen
Nitrogen hadir di lingkungan dalam berbagai bentuk kimia termasuk nitrogen
organik, amonium (NH4
+), nitrit (NO2
-), nitrat (NO3
-), dan gas nitrogen (N2). Nitrogen
organik dapat berupa organisme hidup, atau humus, dan dalam produk antara
dekomposisi bahan organik atau humus dibangun. Proses siklus
nitrogen mengubah nitrogen dari satu bentuk kimia ke bentuk kimiawi yang lain.
Banyak proses yang dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan energi atau
menumpuk nitrogen dalam bentuk yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.
Metabolisme Nitrogen 6
Gambar 2. Proses Daur Nitrogen
2.3.1 Fiksasi Nitrogen
Fiksasi nitrogen adalah proses alam, biologis atau abiotik yang
mengubah nitrogen di udara menjadi amonia (NH3). Mikroorganisme yang memfiksasi
nitrogen disebut diazotrof. Milroorganisme ini memiliki enzim nitrogenaze
yang dapat menggabungkan hidrogen dan nitrogen. Reaksi untuk fiksasi Nitrnitrogen
biologis ini dapat ditulis sebagai berikut :
N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 + H2
Mikroorganisme yang melakukan fiksasi nitrogen antara lain: Cyanobacteria,
Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, dan Frankia. Selain itu ganggang hijau
biru juga dapat memfiksasi nitrogen. Beberapa tanaman yang lebih tinggi, dan
beberapa hewan (rayap), telah membentuk asosiasi (simbiosis) dengan diazotrof.
Selain dilakukan oleh mikroorganisme, fiksasi nitrogen juga terjadi pada proses nonbiologis,
contohnya sambaran petir. Lebih jauh, ada empat cara yang dapat
mengkonversi unsur nitrogen di atmosfer menjadi bentuk yang lebih reaktif :

4. a. Fiksasi biologis: beberapa bakteri simbiotik (paling sering dikaitkan dengan
tanaman polongan) dan beberapa bakteri yang hidup bebas dapat memperbaiki
nitrogen sebagai nitrogen organik. Sebuah contoh dari bakteri pengikat
nitrogen adalah bakteri Rhizobium mutualistik, yang hidup dalam nodul akar
Metabolisme Nitrogen 7
kacang-kacangan. Spesies ini diazotrophs. Sebuah contoh dari hidup bebas
bakteri Azotobacter.
b. Industri fiksasi: Di bawah tekanan besar, pada suhu 600° C, dan dengan
penggunaan katalis besi, nitrogen atmosfer dan hidrogen (biasanya berasal dari
gas alam atau minyak bumi) dapat dikombinasikan untuk membentuk amonia
(NH3). Dalam proses Haber-Bosch, N2 adalah diubah bersamaan dengan gas
hidrogen (H2) menjadi amonia (NH3), yang digunakan untuk membuat pupuk
dan bahan peledak.
c. Pembakaran bahan bakar fosil : mesin mobil dan pembangkit listrik termal,
yang melepaskan berbagai nitrogen oksida (NOx).
d. Proses lain: Selain itu, pembentukan NO dari N2 dan O2 karena foton dan
terutama petir, dapat memfiksasi nitrogen.
Hasil penelitian tentang fiksasi N ini menunjukkan bahwa ada cukup banyak
genera bakteri yang dapat mem-fiksasi N termasuk spesies dari Bacillus, Clostridium,
dan Vibrio. Pada habitat perairan, cyanobacteria adalah kelompok utama yang
melakukan fiksasi N (Anabaena, Nostoc, Gloeotrichia, Oscillatoria, Lyngbya, dll)
Komponen yang berperan dalam fiksasi N di habitat perairan adalah heterocyst, tapi
ada cyanobacteria yg tidak memiliki heterocyst yg juga dpt fiksasi N. Fiksasi N
memerlukan cukup banyak energi dalam bentuk ATP dan koenzim.
2.3.2 Asimilasi
Tanaman mendapatkan nitrogen dari tanah melalui absorbsi akar baik dalam
bentuk ion nitrat atau ion amonium. Sedangkan hewan memperoleh nitrogen dari
tanaman yang mereka makan. Tanaman dapat menyerap ion nitrat atau amonium dari
tanah melalui rambut akarnya. Jika nitrat diserap, pertama-tama direduksi menjadi ion
nitrit dan kemudian ion amonium untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam
nukleat, dan klorofil. Pada tanaman yang memiliki hubungan mutualistik
dengan rhizobia, nitrogen dapat berasimilasi dalam bentuk ion amonium
laangsungdari nodul. Hewan, jamur dan organism heterotrof lain mendapatkan
nitrogen sebagai asam amino, nukleotida dan molekul organik kecil.
Asimilasi merupakan Penyerapan dan penggabungan dengan unsur lain
membentuk zat baru dengan sifat baru. Senyawa Nitrat (NO3)- diserap oleh tumbuhan
mengalami proses asimilasi menjadi bahan penyusun organ pada tumbuhan.
Metabolisme Nitrogen 8
Tumbuhan sebagai Produsen dikonsumsi oleh manusia dan hewan. Nitrogen pada
biomassa tumbuhan masuk ke dalam proses biokimia pada manusia dan hewan.
Jumlah relatif NO3
- dan nitrogen organik dalam xylem bergantung pada
kondisi lingkungan. Jenis tumbuhan yang akarnya mampu mengasimilasi N, dalam
cairan Xylem dijumpai banyak asam amino, amide an urine, tidak dijumpai NH4
+.
Sedangkan jika di dalm cairan xylem mengandung NO3
- berarti akar tumbuhan itu
tidak mampu mengasimilasi NO3
-. Kalau dlam lingkungan perakaran NO3- terdapat

5. dalam jumlah besr, cairan xylem akan mengandung NO3
- juga.
2.3.3 Reduksi Nitrogen
Reaksi kedua dari proses reduksi nitrat adalah pengubahan nitrit menjadi NH4.
Nitrit yang ada di sitosol diangkut ke dalam kloroplas di daun atau ke dalam
proplastid di akar. Di daun, reduksi NO2 menjadi NH4 memerlukan enam elektron
yang diambil dari H2O pada sistem pengangkutan elektron non siklik, pada kloroplas
selama pengangkutan elektron ini, cahaya mendorong pengangkutan electron dari
H2O ke feredoksin (fd). Proses keseluruhan reduksi NO3
- menjadi NH4 yaitu :
a. Reduksi Nitrat
NO3
- + NADH NO2
+ + NAD + H2O
Reaksi ini berlangsung di sitosol, enzim yang mengkatalis adalah nitrat
reduktase, enzim yang memindahkan dua elektron dari NADPH2, hasilnya
adalah nitrite, NAD (NADP) dan H2O. Nitrat reduktase adalh suatu enzim
besar dan kompleks yang terdiri dari FAD, satu sitokrom dan Molibdenum
(Mo) yang semuanya akan tereduksi dan teroksidasi pada waktu elektron
diangkut dari NADH2 ke atom nitrogen dalm NO3
b. Reduksi Nitrit
NO2 + 3 H2O + 6 Fd +2 H+ + cahaya NH4
+ + 1,5O2 +3 H2O + 6 Fd
Reaksi ini berlangsung di kloroplas (pada daun) atau pada proplastida
(pada akar), dengan enzim Nitrit reduktase. Meskipun Fd tereduksi merupakan
donor elektron yang khas bagi nitrit reduktase di daun.
Metabolisme Nitrogen 9
Gambar 3. proses keseluruhan reduksi NO3 menjadi NH4
2.4 Pengubahan NH4+ mejadi senyawa organik
NH4
+ (ammonium) yang diserap langsung dari tanah atu yang dihasilkan oleh
fiksasi N2 tidakb pernah dijumpai tertimbun dalam tubuh tumbuhan. Ammonium ini
bersifat racun, mungkin menghambat pembentukan ATP dalam kloroplas maupun
dalam mitokndria. Ammonium ini segera ditangkap oleh asam glutamat untuk
menjadi glutamine dengan enzim glutamine sintetase, glutamin direaksikan dengan
asam α keto glutarat menjadi 2 molekul asam glutamate. Untuk reaksi ini juga
diperlukan elektron yang bersal dari Fd (dalam kloroplas) dan NADH atau
NADPH2 dalam proplastida dari sel-sel non-fotosintetik. Salah satu dari kedua
glutamate yang terbentuk diperlukan untuk mempertahankan reaksi 1, sedang
glutamat yang kedua dapat berubah langsung menjadi protein atau asam amino lain
yang diperlukan untuk sintesis protein, klorofil, asam nukleat dan lain-lain.
Selain membentuk glutamate, glutamine dapat memberikan gugus amide-nya
kepada asam aspartat untuk menjadi asparagin yang dikatalis oleh enzim asparagin
sintetase. Glutamin dan asparagin menjadi senyawa nitrogen organik pertama yang
terbentuk, selanjutnya gugus NH2 dapat diberikan kepada α keto karboksilat,
membentuk asam amino. Proses ini dinamakan transaminasi. Dengan transaminasi
berbagai asam amino dapat dibuat, tergantung pada α keto karboksilatnya.
Metabolisme Nitrogen 10

6. Gambar 4. Pengubahan ammonium menjadi senyawa organik yang penting
2.5 Fungsi Dan Manfaat Nitrogen Dalam Ekologi
Nitrogen sangatlah penting untuk berbagai proses kehidupan di
Bumi. Nitrogen adalah komponen utama dalam semua asam amino, yang nantina
dimasukkan kedalam protein, protein adalah zat yang sangat dibutuhkan dalam
pertumbuhan. Nitrogen juga hadir di basis pembentuk asam nukleat,
seperti DNA dan RNA yang nantinya membawa hereditas.
Pada tumbuhan, banyak dari nitrogen digunakan dalam molekul klorofil, yang
penting untuk fotosintesis dan pertumbuhan lebih lanjut. Meskipun atmosfer bumi
merupakan sumber berlimpah nitrogen, sebagian besar relatif tidak dapat digunakan
oleh tanaman. Pengolahan kimia atau fiksasi alami (melalui proses konversi seperti
yang dilakukan bakteri rhizobium), diperlukan untuk mengkonversi gas nitrogen
menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh organisme hidup, oleh karena
itu nitrogen menjadi komponen penting dari produksi pangan. Kelimpahan atau
kelangkaan dari bentuk "tetap" nitrogen, (juga dikenal sebagai nitrogen reaktif),
menentukan berapa banyak makanan yang dapat tumbuh pada sebidang tanah.
Metabolisme Nitrogen 11
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Nitrogen merupakan komponen penting pada protein dan asam nukleat yang
biasanya diserap dari tanah dalam bentuk sangat teroksidasi dan harus reduksi oleh
proses yang bergantung pada energi, sebelum bergantung menjadi protein dan
senyawa lain dalam sel. Nitrogen merupakan salah satu unsur makro esensial yang
dibutuhkan oleh tanaman. Tanaman menggunakan nitrogen dalam proses
pembentukan DNA, RNA, maupun protein sebagai pembangun jaringan tubuh
tumbuhan. Nitrogen dapat diserap tanaman dalam bentuk nitrat dan amonium.
Amonium adalah salah satu bentuk senyawa nitrogen yang tidak dapat
diakumulasikan dalam jaringan tumbuhan dalam jangka waktu yang lama Senyawa
ini dapat menghambat produksi ATP. Gejala defisiensi nitrogen adalah tanaman
tumbuh kerdil dan daunnya menjadi kekuningan (klorosis).
Proses pereduksian nitrat menjadi amonium dapat terjadi dalam dua reaksi
yang berbeda yaitu yang dikatalis oleh nitrat reduktase dan pengubahan nitrit menjadi
NH4
+ yang dikatalis oleh nitrit reduktase. Proses pengubahan amonium menjadi
senyawa organik terbagi atas 5 reaksi antara lain glutamine sintetase, glutamat sintase,
asparagin sintetase, transaminase, PEP karboksilase.
Metabolisme Nitrogen 12
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous. 2011.siklus nitrogen. http://www.agroinformatika.net/2011/11/siklusnitrogen.
html. diakses 09 Mei 2012
Champbell, Reece – Mitchell. 1999. Biologi Edisi Kelima (Terjemahan). Penerbit Erlangga.
Jakarta.
Effendi, Hefni.2003.TELAAH KUALITAS AIR, Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan
Lingkungan Perairan. Kanisius: Yogyakarta. Diakses 09 Mei 2012
Dwidjoseputro, D.1998. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Penerbit. Pt. Gramedia: Jakarta.
Patty, Aldi.2010. Fiksasi nitrogen oleh bakteri.
http://aldipatty.blogspot.com/2010/12/fiksasinitrogen-

7. oleh-bakteri.html. diakses 08 Mei 2012
Riyn. 2012. Multiply.
http://riyn.multiply.com/journal/item/43?&show_interstitial=1&u=/journal/item.
diakses 08 Mei 2012
Sasmitamihardja, Dardjat. 1996. Fisiologi Tumbuhan. Proyek Pendidikan Tenaga Akademik,
Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan dan kebudayaan.
Wijaya, mela.2011. metabolism nitrogen. http://melawijaya.
blogspot.com/2011/09/metabolisme-nitrogen.html diakses 09 Mei 2012